重结晶提纯法的原理步骤及注意事项

重结晶提纯法重结晶是有机合成中一项非常基本，但是又非常重要的技术，它原理简单、使用方便，但是真的要做好重结晶，不是那么容易的事，今天我们一块学习重结晶的具体方法主要分为以下几个内容：一、原理二、溶剂的选择三、热溶解四、热过滤五、结晶六、冷过滤和干燥一、原理

重结晶是利用固体混合物中目标组分在某种溶剂中的溶解度随温度变化有明显差异，在较高温度下溶解度大，降低温度时溶解度小，从而能实现分离提纯。例如：A和B在某溶剂中的溶解度都是1g/100mL，100度10g/100mL，若一个混合物样品中含有9gA和1.5gB，将这个样品用100mL溶剂在100度下溶解，A和B可以完全溶解于溶剂中。将其冷却到20度，则有8gA和1gB从溶液中析出。过滤，剩余溶液（通常称为母液）中还溶有1gA和0.5gB。二、溶剂的选择I、溶剂分类II、溶剂极性大小III、选择溶剂标准IV、选择溶剂的实验操作二、溶剂的选择I、常用溶剂分类1.烃类溶剂己烷、戊烷、石油醚等属于低毒性溶剂，易燃，苯、甲苯、二甲苯等毒性溶剂，易燃烃类溶剂极性小，密度比水小，难溶于水2.卤代烃溶剂二氯甲烷、四氯化碳、氯仿、氯苯、溴苯、二氯乙烷等密度比水大，难燃性。3.醇类溶剂一元醇---甲醇、乙醇、异丙醇等强亲水性溶剂，可以与水任意比混溶，丁醇环己醇苄醇等低水溶性醇。多元醇---乙二醇丙三醇等强亲水性溶剂二、溶剂的选择4.酮类溶剂丙酮、丁酮等一种溶解范围较广的溶剂，对许多有机物都有溶解能力，而且毒性低。5.酯类溶剂乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸正丁酯等毒性比较低，有芳香气味，不溶于水6.醚类溶剂乙醚，正丁醚，甲基叔丁醚等不溶于水的溶剂四氢呋喃、二氧六环等易溶于水的溶剂7.其他---水、DMF、DMSO等二、溶剂的选择II、常用溶剂极性大小1，试剂极性从小到大：烷、烯、醚、酯、酮、醛、胺、醇和酚、水2，戊烷，正己烷<环己烷<四氯化碳<甲苯<二甲苯<氯苯<乙醚<苯，异丁醇<二氯甲烷<正丁醇<醋酸丁酯,乙酸丁酯<四氢呋喃<乙酸乙酯<异丙醇<氯仿<二氧六环<丙酮<乙腈<DMF<甲醇<乙二醇<DMSO<水二、溶剂的选择常用混合溶剂的极性：环己烷-乙酸乙酯（8+2）<苯-丙酮（9+1）<苯-乙酸乙酯（8+2）<氯仿-乙醚（9+1）<苯-甲醇（95+5）<环己烷-乙酸乙酯（1+1）<氯仿-甲醇（99+1）<苯-甲醇（9+1）<苯-乙酸乙酯（1+1）<氯仿-甲醇(95+5)<乙酸乙酯-甲醇（99+1）<苯-丙酮（1+1）<氯仿-甲醇（9+1）随着甲醇等大极性溶剂的比例增加极性逐渐增大二、溶剂的选择III、选择溶剂标准（1）不与被提纯物质起化学反应，例如脂肪族卤代烃类化合物不宜用作碱性化合物结晶和重结晶的溶剂；醇类化合物不宜用作酯类化合物结晶和重结晶的溶剂，也不宜用作氨基酸盐酸盐结晶和重结晶的溶剂。（2）在较高温度时能溶解多量的被提纯物质；而在室温或更低温度时，只能溶解很少量的该种物质（3）对杂质的溶解非常大或者非常小（前一种情况是使杂质留在母液中不随被提纯物晶体一同析出；后一种情况是使杂质在热过滤时被滤去）二、溶剂的选择（4）容易挥发（溶剂的沸点较低），易与结晶分离除去（5）能给出较好的晶体（6）无毒或毒性很小，便于操作（7）价廉易得，回收率高

(8)溶剂沸点比化合物熔点至少低50度（9）适当时候可以选用混合溶剂用于结晶和重结晶的常用溶剂有：水、甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、乙酸乙酯、氯仿、二氧六环、石油醚等。此外四氯化碳、苯、甲苯、硝基甲烷、乙醚、二甲基甲酰胺、二甲亚砜等也常使用。二、溶剂的选择DMF和DMSO的溶解能力大，当找不到其它适用的溶剂时，可以试用。但往往不易从溶剂中析出结晶，且沸点较高，晶体上吸附的溶剂不易除去，是其缺点。苯、四氯化碳、甲苯等毒性大乙醚虽是常用的溶剂，但是若有其它适用的溶剂时，最好不用乙醚，因为一方面由于乙醚易燃、易爆，使用时危险性特别大，应特别小心；另一方面由于乙醚易沿壁爬行挥发而使欲纯化的化学试剂在瓶壁上析出，以致影响结晶的纯度。二、溶剂的选择

在选择溶剂时必须了解欲纯化的化学物质的结构，因为溶质往往易溶于与其结构相近的溶剂中―“相似相溶”原理。极性物质易溶于极性溶剂，而难溶于非极性溶剂中；相反，非极性物质易溶于非极性溶剂，而难溶于极性溶剂。但是一般情况下重结晶溶剂的选择，与“相似相溶”有点背道而驰，大极性的物质，用中等极性的溶剂结晶；小极性的东西，用大极性的溶剂。有一半以上的情况是适合的。了解上面的知识我们再根据杂质的物理性质确定合适的溶剂。二、溶剂的选择物质的类别溶解度大的溶剂烃烃、醚、卤代烃卤代烃醚，胺，酯，酯硝基化合物腈酮醇、二氧六烷酚酰胺醇、水醇羧酸磺酸盐水如：欲纯化的化学试剂是个非极性化合物，实验中已知其在异丙醇中的溶解度太小，异丙醇不宜作其结晶和重结晶的溶剂，这时一般不必再实验极性更强的溶剂，如甲醇、水等，应实验极性较小的溶剂，如苯、石油醚等。适用溶剂的最终选择，只能用试验的方法来决定。二、溶剂的选择

若不能选择出一种单一的溶剂对欲纯化的组分进行结晶和重结晶，则可选择混合溶剂。混合溶剂一般是由两种可以以任何比例互溶的溶剂组成，其中一种溶剂较易溶解欲纯化的化学试剂，另一种溶剂较难溶解欲纯化的化学试剂。一般常用的混合溶剂有：乙醇和水、乙醇和乙醚、乙醇和丙酮、乙醇和氯仿、二氧六环和水、乙醚和石油醚、氯仿和石油醚等等，最佳复合溶剂的选择必须通过试验来确定。二、溶剂的选择IV、选择溶剂的实验操作1）单一溶剂取0.1g目标物质于一小试管中，滴加约1mL溶剂，加热至沸。若完全溶解，且冷却后能析出大量晶体，这种溶剂一般认为合用。如样品在冷时或热时，都能溶于1mL溶剂中，则这种溶剂不合用。若样品不溶于1mL沸腾溶剂中，再分批加入溶剂，每次加入0.5mL，并加热至沸。总共用3mL热溶剂，而样品仍未溶解，这种溶剂也不合用。若样品溶于3mL以内的热溶剂中，冷却后仍无结晶析出，这种溶剂也不合用。

二、溶剂的选择2）混合溶剂如果难于选择一种适宜的溶剂，可考虑选用混合溶剂。混合溶剂一般由两种能互相溶解的溶剂组成，目标物质易溶于其中一种溶剂，而难溶于另一种溶剂。先将目标物质溶于易溶溶剂中，沸腾时趁热逐渐加入难溶的溶剂，至溶液变浑浊，再加入少许前一种溶剂或稍加热，溶液又变澄清。放置，冷却，使结晶析出。三、热溶解操作：通过试验结果或查阅溶解度数据计算被提取物所需溶剂的量，在将被提取物晶体置于单口瓶中，加入较需要量稍少的适宜溶剂，加热到微微沸腾一段时间后，若未完全溶解，可再添加溶剂，每次加溶剂后需再加热使溶液沸腾，直至被提取物晶体完全溶解（但应注意，在补加溶剂后，发现未溶解固体不减少，应考虑是不溶性杂质，此时就不要再补加溶剂，以免溶剂过量）。注意事项：1）溶剂量的多少，因同时考虑两个因素。溶剂少则收率高，但可能给热过滤带来麻烦，并可能造成更大的损失；溶剂多，显然会影响收率。故两者应综合考虑。一般可比需要量多加20％左右的溶剂三、热溶解2）可以在溶剂沸点温度时溶解固体，但必须注意实际操作温度是多少，否则会因实际操作时，被提纯物晶体大量析出。但对某些晶体析出不敏感的被提纯物，可考虑在溶剂沸点时溶解成饱和溶液，故因具体情况决定，不能一概而论。例如，本次实验在100℃时配成饱和溶液，而热过滤操作温度不可能是100℃，可能是80℃？也可能是90℃？那么在考虑加多少溶剂时，应同时考虑热过滤的实际操作温度。3）为了避免溶剂挥发及可燃性溶剂着火或有毒溶剂中毒，应在单口瓶上装置回流冷凝管，添加溶剂可从冷凝管的上端加入。4）若溶液中含有色杂质，则应加活性炭脱色，应特别注意活性炭的使用。降温后加入活性炭，再次升温回流。四、热过滤方法一：常压过滤用漏斗趁热过滤（预先加热漏斗，叠菊花滤纸，准备锥形瓶接收滤液，减少溶剂挥发用的表面皿）。方法二：减压过滤可把布氏漏斗预先烘热，然后便可趁热过滤。可避免晶体析出而损失。上述两种方法在过滤时，应先用溶剂润湿滤纸，以免结晶析出而阻塞滤纸孔。滤纸没有贴紧（可用双层的）、动作迟缓导致结晶在布氏漏斗中析出、抽气压力太大导致滤液被吸入泵中、过滤完毕没有立即卸压导致大量溶剂被抽进泵中。五、结晶（1）将滤液在室温或保温下静置使之缓缓冷却（如滤液已析出晶体，可加热使之溶解），析出晶